JP2013501487A5 - - Google Patents
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Description
第1の線形増幅器430の出力は、第1の変圧器435の1次巻線に結合される。第2の線形増幅器431の出力は、第2の変圧器436の1次巻線に結合される。変圧器435、436の2次巻線は、変圧器435、436からの変圧器出力信号437、438を受取る出力ステージ450に結合される。変圧器435、436は、本質的にステップアップとすることもできるし、ステップダウンとすることもでき、また、相補的波形信号Vp1、Vp2の振幅が同じであると仮定すると、好ましくは特性が同一である。変圧器435、436は、入力信号423、433用と出力信号437、438用の別個の巻線を有するが、同じ磁気コア(複数の場合もあり)を共有する単一変圧器として物理的に具現化することもできるし、そうでなければ、変圧器435、436は、2つの別個の変圧器として物理的に具現化することもできる。変圧器435、436は、好ましくは低い漏れインダクタンスを有するように設計される。 The output of the first linear amplifier 430 is coupled to the primary winding of the first transformer 435. The output of the second linear amplifier 431 is coupled to the primary winding of the second transformer 436. The secondary windings of transformers 435, 436 are coupled to an output stage 450 that receives transformer output signals 437, 438 from transformers 435, 436. The transformers 435, 436 can be essentially step-up or step-down, and preferably have the characteristics assuming that the amplitudes of the complementary waveform signals Vp1, Vp2 are the same. Are the same. Transformers 435, 436 have separate windings for input signals 423, 433 and output signals 437, 438, but physically as a single transformer sharing the same magnetic core (s). It can be implemented or else the transformers 435, 436 can be physically implemented as two separate transformers. The transformers 435, 436 are preferably designed to have a low leakage inductance.
電圧制御式増幅器515は、図1及び図2の同様な例で使用される波形と同様の例を示す、図5に示すオーバレイグラフの波形523、524によって反映されるように、振幅調整済みの一対の相補的波形信号VIN1及びVIN2をそれぞれ線形トランスコンダクタンス増幅器530、531に出力する。トランスコンダクタンス増幅器530、531は、その入力電圧に比例する電流を出力し、したがって、電圧制御式電流源とみなすことができる。トランスコンダクタンス増幅器530、531の作用は、信号発生器505によって生成される波形512、513が、同様な形状の電流波形に本質的に変換されることである。以下で論じるように、これは、下流の処理について利点を有し、更によいEMI特性をもたらすことができる。トランスコンダクタンス増幅器530、531は、電源レール+V及び−Vに接続され、増幅済み信号532、533を変圧器535、536に出力する。信号532、533の電流特性は、図5に示すオーバレイグラフ540及び541(波形Ip1及びIp2を示す)でそれぞれ反映され、その場合、最初に生成された波形はVIN1及びVIN2用のグラフ523、524として現れる。信号532、533の対応する電圧特性は、オーバレイグラフ542及び543(波形Vp1及びVp2を示す)でそれぞれ反映される。グラフ540、541、542、及び543を見てわかるように、この特定の例についての電流波形Ip1及びIp2は、反転及び非反転交番二乗余弦波(Ip1及びIp2は、同一であるが互いに90度だけオフセットしている)によって特徴付けられる一方、対応する電圧波形Vp1及びVp2は、非反転二乗余弦波の期間に対応する一定の正電圧及び反転二乗余弦波の期間に対応する一定の負電圧を有する方形波の形態をとる。電流波形Ip1及びIp2と同様に、電圧波形Vp1及びVp2は、同一であるが互いに90度だけオフセットしている。
The voltage controlled
第1のトランスコンダクタンス増幅器530の出力は、第1の変圧器535の1次巻線に結合される。第2のトランスコンダクタンス増幅器531の出力は、第2の変圧器536の1次巻線に結合される。変圧器535、536の2次巻線は、変圧器535、536からの変圧器出力信号537、538を受取る出力ステージ550に結合される。変圧器535、536は、本質的にステップアップとすることもできるし、ステップダウンとすることもでき、また、到来する信号532、533の振幅が同じであると仮定すると、好ましくは特性が同一である。変圧器535、536は、入力信号523、533用と出力信号537、538用の別個の巻線を有するが、同じ磁気コア(複数の場合もあり)を共有する単一変圧器として物理的に具現化することもできるし、そうでなければ、変圧器535、536は、2つの別個の変圧器として物理的に具現化することもできる。
The output of the
出力ステージ550は、好ましくは、例えば全波整流器ブリッジとして具現化することができる一対の整流器ブロック560、561を備える。変圧器535の2次出力からの信号537は、出力ステージ550の第1の整流器ブロック560に提供される。変圧器536の2次出力からの信号538は、出力ステージ550の第2の整流器ブロック561に提供される。整流器ブロック560、561はそれぞれ、例えば全波整流器ブリッジとして具現化することができる。整流器ブロック560、561の整流済み出力信号は、この場合、ともに加算されると、得られる結果が一定のDCレベルとなるように本質的に相補的である周期波形である。そのため、整流器ブロック560、561の出力は、整流器ブロック560、561からの整流済み出力信号が、加法的に合成されるように、ともに並列に連結され、それにより、一般に蓄電/平滑化キャパシタを必要とすることなく、本質的に実質的に一定であるDC出力信号585を提供する。実際には、少量のリップルが発生する可能性があり、少量のリップルは、整流器ブロック560、561の出力において、かつ/又は、負荷570の両端で、等の任意の好都合な場所に設けることができる比較的小さな平滑化キャパシタ(複数の場合もあり)(図示せず)を用いて平滑化することができる。そのため、負荷570は、一定のDC出力電源信号を供給される。
The
電源500の動作は、一般に、波形発生器105の出力信号123、124を電流に関連するものとして扱う図1の電源100と同様である。入力波形512、513が、図2のグラフ2A及びグラフ2Bで示すような周期的な反転/非反転交番二乗余弦波の形状をとる場合、結果として得られる整流済みでかつ結合済みの波形は、上記で説明したように、図2のグラフ2C、2Dで示す波形と同様となる。入力波形512、135が、図3のグラフ3A及びグラフ3Bで示すような反転/非反転交番三角波を有する三角波形の形状をとる場合、結果として得られる整流済みでかつ結合済みの波形は、上記で同様に説明したように、図3のグラフ3C、3Dで示す波形と同様であることになる。図1の場合と同様に、複数の調波を有するか又は経時的に変動する波形を含む、任意の適した周期波形を使用することができる。本明細書で述べるような適切な波形を用いて、電源500は、一定のDC出力信号585をもたらすことができ、理論的には蓄電/平滑化キャパシタを全く必要としない。
The operation of the
一態様では、図7は、供給電圧Vsupplyをほぼ2倍にする単一ブーストステージを提供する、キャパシタを使用する電圧ブースターを示す。この手法は、更なるブーストステージを生成するために、例えば図17の実施形態に示す更なる整流器及びキャパシタを付加することによって拡張することができる。図17では、電圧波形V1及びV2は、図7に波形と同一(すなわち、波形707及び717と同様)とすることができる。図17で17xxと表示される構成要素は、通常、図7で7xxと表示されるその対応物に対応する。さらに、第2のステップアップ済み(又はステップダウン済み)DC信号1795が、図17に設けられる。図7の同じ原理を使用して、更なる出力キャパシタ1772’が回路に付加されており、充電キャパシタ1732’、 1742’、 1752’、及び1762’は、図7に示す同様なダイオード/キャパシタ構成を介した他の充電キャパシタ(1732、1742、1752、及び1762)と同様な方法で、ダイオード1733’、1734’、1743’、1744’、1753’、1754’、1763’、及び1764’を介して周期的に充電される。更なる電力増幅器ステージは必要とされないが、更なる電力増幅器ステージを任意選択で使用することができ、デバイスの出力及び入力リップルは依然として非常に低い。トランスコンダクタンス増幅器出力にわたる電圧は、図7の場合と同様に方形波のままであるため、図17の増幅器全体は、依然として高い効率で動作することができる。
In one aspect, FIG. 7 shows a voltage booster using a capacitor that provides a single boost stage that nearly doubles the supply voltage Vsupply. This approach can be extended, for example, by adding additional rectifiers and capacitors as shown in the embodiment of FIG. 17 to generate additional boost stages. In FIG. 17, the voltage waveforms V1 and V2 can be the same as the waveforms in FIG. 7 (ie, similar to
変圧器の形状及び構成の観点から、変圧器(複数の場合もあり)は、特に低いプロファイル及びおそらくはより簡単な製造を達成するために、(螺旋巻線によって)トロイダルとすることもできるし、そうでなければ平面とすることもできる。別のオプションは、例えば、本明細書で完全に述べられるかのように参照により本明細書に組込まれる、Herbertに対する米国特許第4,665,357号に全体が述べられるように、一連の中空立方状磁気コアを通して巻線を使用することである。なお別の可能性は、例えば、本明細書で完全に述べられるかのように参照により本明細書に組込まれる、Meretsky他に対する米国特許第4,210,859号に全体が述べられるように、角の張った縁部を有するトロイダル状磁気コアの側壁内のくり抜かれた溝内に、変圧器1次巻線/2次巻線の一方を(撚り合わされた対又は同軸対として)埋め込むことである。この例では、他の変圧器1次巻線/2次巻線は、従来のトロイダル変圧器と同様に、磁気コアに繰返し巻き付けられるが、1次巻線/2次巻線は、同軸対又は撚り合わされた対である。これを行うことによって、直交しかつ相互作用しない磁界が提供され、増加したエネルギー密度が提供される。この設計は、2つの独立した変圧器が、同じ磁気コアを共有することを可能にする。 In terms of transformer shape and configuration, the transformer (s) can be toroidal (by a spiral winding) to achieve a particularly low profile and possibly simpler manufacturing, Otherwise, it can be flat. Another option is a series of hollow, for example, as generally described in US Pat. No. 4,665,357 to Herbert, which is hereby incorporated by reference as if fully set forth herein. The use of windings through a cubic magnetic core. Yet another possibility is, for example, as described in its entirety in US Pat. No. 4,210,859 to Meretsky et al., Which is incorporated herein by reference as if fully set forth herein. By embedding one of the transformer primary / secondary windings (as a twisted pair or coaxial pair) in a hollow groove in the side wall of a toroidal magnetic core with an angled edge is there. In this example, the other transformer primary / secondary windings are repeatedly wound around the magnetic core in the same way as a conventional toroidal transformer, but the primary / secondary winding is a coaxial pair or A twisted pair. By doing this, an orthogonal and non-interacting magnetic field is provided and an increased energy density is provided. This design allows two independent transformers to share the same magnetic core.
Claims (55)
前記第1の波形に結合した第1の整流システムであって、第1の整流信号を出力するものと、
前記第2の波形に結合した第2の整流システムであって、第2の整流信号を出力するものと、
前記第1の整流信号及び前記第2の整流信号を連続して加法的に合成することによって形成されたDC出力信号と、
を含み、
前記第1の整流信号及び前記第2の整流信号の和が前記DC出力信号のレベルに等しく、
前記第1の整流信号及び前記第2の整流信号の両方は、ゼロでないとき、前記DC出力信号のレベルに同時に加法的に寄与する、電源。 A waveform generator for outputting a first waveform and a second waveform;
A first rectification system coupled to the first waveform for outputting a first rectification signal;
A second rectification system coupled to the second waveform for outputting a second rectification signal;
And D C output signal formed by additively synthesized continuously said first rectified signal and said second rectified signal,
Including
The sum of the first rectified signal and the second rectified signal is equal to the level of the DC output signal;
A power supply that simultaneously and additively contributes to the level of the DC output signal when both the first rectified signal and the second rectified signal are not zero .
入力として前記第1の波形を受取る第1の変圧器と、
入力として前記第2の波形を受取る第2の変圧器と、
前記第1の変圧器の出力に結合した第1の整流ブリッジであって、第1の整流信号を出力する、第1の整流ブリッジと、
前記第2の変圧器の出力に結合した第2の整流ブリッジであって、第2の整流信号を出力する、第2の整流ブリッジと、
前記第1の整流信号及び前記第2の整流信号を連続して加法的に合成することによって形成されたDC出力信号と、
を含み、
前記第1の整流信号及び前記第2の整流信号の和が前記DC出力信号のレベルに等しく、
前記第1の整流信号及び前記第2の整流信号の両方は、ゼロでないとき、前記DC出力信号のレベルに同時に加法的に寄与する、電源。 A waveform generator for outputting a first waveform and a second waveform;
A first transformer that receives the first waveform as input;
A second transformer that receives the second waveform as input;
A first rectifier bridge coupled to the output of the first transformer, the first rectifier bridge outputting a first rectified signal;
A second rectifier bridge coupled to the output of the second transformer, the second rectifier bridge outputting a second rectified signal;
A DC output signal formed by sequentially and additively combining the first rectified signal and the second rectified signal;
Including
The sum of the first rectified signal and the second rectified signal is equal to the level of the DC output signal;
A power supply that simultaneously and additively contributes to the level of the DC output signal when both the first rectified signal and the second rectified signal are not zero .
前記第1の交番波形及び前記第2の交番波形を整流して第1の整流信号及び第2の整流信号をそれぞれ生成し、その場合、時間的に異なる瞬間における前記第1の整流信号及び前記第2の整流信号の和が実質的に一定値に等しいことと、
前記第1の整流信号及び前記第2の整流信号を連続して加法的に合成することによって前記実質的に一定値でDC出力信号を形成することと、
を含み、
前記第1の整流信号及び前記第2の整流信号の両方は、ゼロでないとき、前記DC出力信号のレベルに同時に加法的に寄与する、電力変換のための方法。 Generating a first alternating waveform and a second alternating waveform;
The first alternating waveform and the second alternating waveform are rectified to generate a first rectified signal and a second rectified signal, respectively, in which case the first rectified signal and the second rectified signal at different moments in time The sum of the second rectified signals is substantially equal to a constant value ;
Forming a DC output signal at the substantially constant value by additively combining the first rectified signal and the second rectified signal sequentially;
Including
A method for power conversion , wherein both the first rectified signal and the second rectified signal contribute simultaneously and additively to the level of the DC output signal when both are not zero .
複数の整流システムであって、各々が前記波形の1つを受取り、対応する整流信号を出力し、それにより複数の整流信号を生成するようにされ、前記複数の整流信号の和が実質的に一定値に等しいものと、
前記複数の整流システムに結合した加算回路であって、前記複数の整流信号を連続して加算することによって前記実質的に一定値と等しいレベルでDC出力信号を形成するように働くものと、
を含み、
前記複数の整流信号は、ゼロでないとき、前記DC出力信号のレベルに同時に加法的に寄与する、電力変換器。 A waveform generator configured to output a plurality of waveforms;
A plurality of rectification systems, each receiving one of the waveforms and outputting a corresponding rectification signal, thereby generating a plurality of rectification signals, wherein the sum of the plurality of rectification signals is substantially equal to Equal to a certain value,
An adder coupled to the plurality of rectification systems, the summing circuit acting to form a DC output signal at a level substantially equal to the constant value by continuously adding the plurality of rectification signals;
Including
The power converter, wherein the plurality of rectified signals, when non-zero, simultaneously and additively contribute to the level of the DC output signal .
前記波形発生器に結合した第1の整流システムであって、前記第1の時間変化波形信号に応じて第1の全波整流信号を出力するように働くものと、
前記波形発生器に結合した第2の整流システムであって、前記第2の時間変化波形信号に応じて第2の全波整流信号を出力するように働くものと、
前記第1の整流システム及び前記第2の整流システムに結合した加算回路であって、前記第1の全波整流信号及び第2の全波整流信号を連続して加算することによってDC出力信号を形成するように働くものと、
を含み、
前記第1の全波整流信号及び前記第2の全波整流信号の和は前記DC出力信号のレベルに等しく、
前記第1の全波整流信号及び前記第2の全波整流信号の両方は、ゼロでないとき、前記DC出力信号のレベルに同時に加法的に寄与する、電力変換装置。 A waveform generator that operates to output a first time-varying waveform signal and a second time-varying waveform signal;
A first rectification system coupled to the waveform generator, which serves to output a first full-wave rectification signal in response to the first time-varying waveform signal;
A second rectification system coupled to the waveform generator, which serves to output a second full-wave rectification signal in response to the second time-varying waveform signal;
A summing circuit coupled to the first rectifying system and the second rectifying system, wherein the DC output signal is obtained by continuously adding the first full-wave rectified signal and the second full-wave rectified signal. That work to form,
Including
The sum of the first full-wave rectified signal and the second full-wave rectified signal is equal to the level of the DC output signal,
The power conversion device, wherein both the first full-wave rectified signal and the second full-wave rectified signal contribute to the level of the DC output signal simultaneously when both are not zero .
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